DE112015005591T5 - Process for producing a FZ silicon monocrystal for solar cell and solar cell - Google Patents

Process for producing a FZ silicon monocrystal for solar cell and solar cell Download PDF

Info

Publication number
DE112015005591T5
DE112015005591T5 DE112015005591.6T DE112015005591T DE112015005591T5 DE 112015005591 T5 DE112015005591 T5 DE 112015005591T5 DE 112015005591 T DE112015005591 T DE 112015005591T DE 112015005591 T5 DE112015005591 T5 DE 112015005591T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
single crystal
silicon single
solar cell
gallium
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112015005591.6T
Other languages
German (de)
Inventor
Hiroyuki Otsuka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Publication of DE112015005591T5 publication Critical patent/DE112015005591T5/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/08—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone
    • C30B13/10—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials
    • C30B13/12—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the molten zone with addition of doping materials in the gaseous or vapour state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B15/04—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt adding doping materials, e.g. for n-p-junction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/0288—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System characterised by the doping material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle, das folgende Schritte umfasst: Ziehen eines mit Gallium dotierten CZ-Silizium-Einkristalls durch ein Czochralski-Verfahren; und Float-Zonenverarbeitung eines Rohmaterialstabs, wobei der Rohmaterialstab das CZ-Silizium-Einkristall ist, bei einem atmosphärischen Druck von 1,6 oder mehr, um das FZ-Silizium-Einkristall herzustellen. Dadurch ist es möglich, ein Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle bereitzustellen, das die während der Float-Zonenverarbeitung verdunstete Menge von Gallium-Dotierstoff verringern kann, wodurch verhindert wird, dass sich der Widerstand des FZ-Silizium-Einkristalls bei Verringerung des Sauerstoffs erhöht, der unvermeidbar in ein CZ-Kristall eingeführt wird, und die Bildung eines B-O-Paars verhindert, was ein Problem für die Eigenschaften einer Solarzelle bewirkt.The present invention is a method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell, comprising the steps of: pulling a gallium-doped CZ silicon single crystal by a Czochralski method; and float zone processing of a raw material rod, wherein the raw material rod is the CZ silicon single crystal at an atmospheric pressure of 1.6 or more to produce the FZ silicon single crystal. Thereby, it is possible to provide a method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell, which can reduce the amount of gallium dopant evaporated during the float zone processing, thereby preventing the resistance of the FZ silicon single crystal from being lowered increases in the reduction of oxygen inevitably introduced into a CZ crystal, and prevents the formation of a BO pair, causing a problem for the characteristics of a solar cell.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle und eine Solarzelle, die unter Verwendung eines solchen FZ-Silizium-Einkristalls hergestellt wird.The present invention relates to a method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell and a solar cell manufactured by using such a FZ silicon single crystal.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Verfahren zur Herstellung eines Silizium-Einkristalls umfassen ein CZ(Czochralski)-Verfahren, bei dem Polysilizium mit hoher Reinheit in einem Quarztiegel geschmolzen wird und mit einem Impfkristall in Kontakt gebracht wird, gefolgt von langsamem Züchten und Ziehen; und ein FZ(Float Zone)-Verfahren, bei dem ein Einkristall durch Erwärmen eines Teils eines stabförmigen Polysiliziums mit hoher Reinheit erlangt wird, um einen Schmelzteil zwischen dem stabförmigen Rohstoffkristall (Polysilizium usw.) und einem darunter liegenden Einkristall zu formen, um ein Impfkristall zu werden, gefolgt von dem Bewegen des gesamten Körpers abwärts, während der Schmelzteil durch Oberflächenspannung getragen wird, und Kühlen des Schmelzteils.Methods of producing a silicon single crystal include a CZ (Czochralski) method in which polysilicon of high purity is melted in a quartz crucible and brought into contact with a seed crystal, followed by slow growing and drawing; and an FZ (Float Zone) method in which a single crystal is obtained by heating a part of a rod-shaped polysilicon of high purity to form a fusion part between the rod-shaped raw material crystal (polysilicon, etc.) and an underlying single crystal to form a seed crystal followed by moving the entire body downwards while supporting the melted part by surface tension, and cooling the melted part.

Durch das CZ-Verfahren hergestellte Silizium-Einkristalle sind mit Sauerstoff aus einem Quartztiegel verunreinigt. Wenn dessen Konzentration hoch ist, sind viele Kerne von Oxiddefekten enthalten. Andererseits enthalten durch das vorstehend beschriebene FZ-Verfahren hergestellte Siliziumkristalle mit geringem Sauerstoffgehalt wenige Kerne von Oxiddefekten.Silicon monocrystals produced by the CZ process are contaminated with oxygen from a quartz crucible. When its concentration is high, many nuclei of oxide defects are contained. On the other hand, silicon crystals of low oxygen content produced by the above-described FZ method contain few nuclei of oxide defects.

Patentdokument 1 offenbart die Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls durch ein FZ-Verfahren unter Verwendung eines CZ-Silizium-Einkristalls, das durch ein CZ-Verfahren als ein Rohmaterialstab hergestellt wird. Patentdokument 1 offenbart auch, dass das dadurch hergestellte FZ-Silizium-Einkristall auch einen geringen Sauerstoffgehalt hat.Patent Document 1 discloses the production of a FZ silicon single crystal by an FZ method using a CZ silicon single crystal prepared by a CZ method as a raw material rod. Patent Document 1 also discloses that the FZ silicon single crystal produced thereby also has a low oxygen content.

Es ist bekannt, dass ein mit Gallium dotiertes Siliziumsubstrat vom p-Typ als ein Siliziumsubstrat für eine Solarzelle verwendet wird, um eine Verkürzung der Minoritätsträgerlebensdauer zu verhindern (siehe beispielsweise Patentdokument 2).It is known that a gallium-doped p-type silicon substrate is used as a silicon substrate for a solar cell to prevent a shortening of the minority carrier lifetime (for example, see Patent Document 2).

LITERATURLISTEREADINGS

PATENTLITERATURPatent Literature

  • Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung (Kokai) mit der Veröffentlichungsnummer 2007-314374 Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Application (Kokai) Publication No. 2007-314374
  • Patentdokument 2: Japanisches Patent mit der Nummer 3679366 Patent Document 2: Japanese Patent No. 3679366

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEMPROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass eine Solarzelle einen hohen Umwandlungswirkungsgrad erreichen kann, indem verhindert wird, dass die Minoritätsträgerlebensdauer aufgrund von Oxiddefekte abnimmt, wenn die Solarzelle aus einem FZ-Silizium-Einkristall durch ein FZ-Verfahren unter Verwendung eines CZ-Silizium-Einkristalls als ein Rohmaterialstab hergestellt wird, was sich von einer Solarzelle unterscheidet, die aus einem CZ-Siliziumkristall durch ein CZ-Verfahren hergestellt wird, selbst dann, wenn sie durch den identischen Prozess hergestellt wurde, da ein Oxiddefekt in dem FZ-Silizium-Einkristall aufgrund des geringen Sauerstoffgehalts schwer zu bilden ist. Ferner hat sich der Erfinder der vorliegenden Erfindung auf die Verwendung eines mit Gallium dotierten Siliziumsubstrat vom p-Typ zur Verbesserung der Minoritätsträgerlebensdauer konzentriert, und hat versucht, ein Silizium-Einkristall für eine Solarzelle durch das FZ-Verfahren unter Verwendung eines mit Gallium dotierten CZ-Silizium-Einkristalls als ein Rohmaterialstab herzustellen.The inventor of the present invention has found that a solar cell can achieve a high conversion efficiency by preventing the minority carrier life from decreasing due to oxide defects when the solar cell is made of FZ silicon single crystal by an FZ method using CZ silicon Single crystal is produced as a raw material rod, which is different from a solar cell made of a CZ silicon crystal by a CZ method, even if it was produced by the identical process, since an oxide defect is present in the FZ silicon. Single crystal is difficult to form due to the low oxygen content. Further, the inventor of the present invention has concentrated on the use of a gallium-doped p-type silicon substrate for improving the minority carrier lifetime, and has attempted to produce a silicon single crystal for a solar cell by the FZ method using a gallium-doped CZ. Produce silicon single crystal as a raw material rod.

Bei einem Versuch, ein mit Gallium dotiertes FZ-Silizium-Einkristall durch ein FZ-Verfahren unter Verwendung eines mit Gallium dotierten CZ-Silizium-Einkristalls als ein Rohmaterialstab herzustellen, verdunstet allerdings der Gallium-Dotierstoff während des Schmelzens der Float-Zone des Rohmaterialstabs, um ein mit Gallium dotiertes FZ-Silizium-Einkristall mit einem sehr hohen Widerstand zu erhalten. Wenn eine Solarzelle unter Verwendung eines solchen Silizium-Einkristalls hergestellt wird, wird der innere Widerstand übermäßig groß und verursacht eine Abnahme des Umwandlungswirkungsgrads.However, in an attempt to produce a gallium-doped FZ silicon single crystal by an FZ method using a gallium-doped CZ silicon single crystal as a raw material rod, the gallium dopant evaporates during the melting of the float zone of the raw material rod, to obtain a gallium-doped FZ silicon single crystal with a very high resistance. If a solar cell is made using such a silicon single crystal, the internal resistance becomes excessively large and causes a decrease in the conversion efficiency.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorstehend beschriebenen Problems erdacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle bereitzustellen, das die während der Float-Zonenverarbeitung verdunstete Menge von Gallium-Dotierstoff verringern kann, wodurch verhindert wird, dass sich der Widerstand des FZ-Silizium-Einkristalls bei Verringerung des Sauerstoffs erhöht, der unvermeidbar in ein CZ-Kristall eingeführt wird, und die Bildung eines B-O-Paars verhindert wird, was ein Problem für die Eigenschaften einer Solarzelle bewirkt.The present invention has been conceived in view of the problem described above. An object of the present invention is to provide a process for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell, which can reduce the amount of gallium dopant evaporated during the float zone processing, thereby preventing the resistance of the FZ cell from increasing. As a result, silicon single crystal increases in reduction of oxygen, which is inevitably introduced into a CZ crystal, and formation of a BO pair is prevented, causing a problem for the characteristics of a solar cell.

MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMSMEANS OF SOLVING THE PROBLEM

Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgaben stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle bereit, das folgende Schritte umfasst:
Ziehen eines mit Gallium dotierten CZ-Silizium-Einkristalls durch ein Czochralski-Verfahren; und
Float-Zonenverarbeitung eines Rohmaterialstabs, wobei der Rohmaterialstab das CZ-Silizium-Einkristall ist, bei einem atmosphärischen Druck von 1,6 oder mehr, um das FZ-Silizium-Einkristall herzustellen.In order to achieve the objects described above, the present invention provides a method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell, comprising the steps of:
Pulling a gallium-doped CZ silicon single crystal by a Czochralski method; and
Float zone processing of a raw material rod, wherein the raw material rod is the CZ silicon single crystal at an atmospheric pressure of 1.6 or more to produce the FZ silicon single crystal.

Dadurch, dass der Rohmaterialstab einer Float-Zonenverarbeitung bei einem atmosphärischen Druck von 1,6 oder mehr unterzogen wird, um das vorstehend beschriebene FZ-Silizium-Einkristall herzustellen, ist es möglich, die Menge an Gallium-Dotierstoff zu verringern, die während der Float-Zonenverarbeitung verdunstet. Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass der Widerstand des FZ-Silizium-Einkristalls zunimmt. Da das CZ-Silizium-Einkristall der Float-Zonenverarbeitung unterzogen wird, kann Sauerstoff, der unvermeidbar in das CZ-Kristall eingeführt wird, durch Ausdiffusion verringert werden. Da das Substrat mit Gallium dotiert wird, wird Boron nicht als Dotierstoff verwendet. Dementsprechend kann verhindert werden, dass das Substrat ein B-O-Paar bildet, was ein Problem für die Eigenschaften einer Solarzelle bewirkt. Dadurch kann der Umwandlungswirkungsgrad einer Solarzelle durch Herstellen der Solarzelle unter Verwendung eines Siliziumsubstrats verbessert werden, das aus dem derart hergestellten FZ-Silizium-Einkristall für eine Solarzelle hergestellt wird.By subjecting the raw material rod to float zone processing at an atmospheric pressure of 1.6 or more to produce the FZ silicon monocrystal described above, it is possible to reduce the amount of gallium dopant that is generated during the float Zone processing evaporates. This makes it possible to prevent the resistance of the FZ silicon monocrystal from increasing. Since the CZ silicon single crystal is subjected to the float zone processing, oxygen inevitably introduced into the CZ crystal can be reduced by outdiffusion. Because the substrate is doped with gallium, boron is not used as a dopant. Accordingly, the substrate can be prevented from forming a B-O pair, causing a problem for the characteristics of a solar cell. Thereby, the conversion efficiency of a solar cell can be improved by manufacturing the solar cell using a silicon substrate made of the FZ silicon single crystal for solar cell thus manufactured.

Es ist vorzuziehen, dass das FZ-Silizium-Einkristall einer zusätzlichen Gallium-Dotierung unter Verwendung von Dotiergas bei der Float-Zonenverarbeitung unterzogen wird.It is preferable that the FZ silicon single crystal undergo additional gallium doping using dopant gas in the float zone processing.

Das während der Float-Zonenverarbeitung verdunstete Gallium kann durch zusätzliche Dotierung des FZ-Silizium-Einkristalls mit Gallium unter Verwendung von Dotiergas bei der Float-Zonenverarbeitung zugeführt werden, wie vorstehend beschrieben. Dies ermöglicht es, effizient zu verhindern, dass der Widerstand des FZ-Silizium-Einkristalls zunimmt.The gallium vaporized during float zone processing may be supplied by additional doping of the FZ silicon single crystal with gallium using dopant gas in the float zone processing as described above. This makes it possible to efficiently prevent the resistance of the FZ silicon monocrystal from increasing.

Es ist vorzuziehen, dass die zusätzliche Gallium-Dotierung mit einer Flussrate und/oder einer Konzentration des Dotiergases ausgeführt wird, die sich in eine axiale Richtung ändert gemäß einer axialen Verteilung einer Gallium-Konzentration des CZ-Silizium-Einkristalls, um eine axiale Verteilung einer Gallium-Konzentration des FZ-Silizium-Einkristalls auszugleichen.It is preferable that the additional gallium doping be performed at a flow rate and / or a concentration of the doping gas that changes in an axial direction according to an axial distribution of a gallium concentration of the CZ-silicon single crystal to an axial distribution To balance the gallium concentration of the FZ silicon monocrystal.

Schwankungen des Widerstands können in die axiale Richtung des FZ-Silizium-Einkristalls durch Ausgleichen der axialen Verteilung der Gallium-Konzentration des vorstehend beschriebenen CZ-Silizium-Einkristalls verringert werden, wodurch es möglich wird, die Ausbeute des somit hergestellten FZ-Silizium-Einkristalls zu verbessern (das Verhältnis der Fläche, dessen Widerstand der Norm entspricht).Variations in the resistance can be reduced in the axial direction of the FZ silicon single crystal by equalizing the axial distribution of the gallium concentration of the above-described CZ silicon single crystal, thereby making it possible to increase the yield of the FZ silicon single crystal thus produced improve (the ratio of the area whose resistance corresponds to the norm).

Als das Dotiergas kann jegliche einer organischen Gallium-Verbindung, halogenierten Galliumverbindung und eines Gallium-Hybrids verwendet werden.As the doping gas, any of an organic gallium compound, halogenated gallium compound and a gallium hybrid may be used.

Die vorstehend genannten Gase können geeignet als das Dotiergas für die zusätzliche Gallium-Dotierung verwendet werden.The above gases may be suitably used as the dopant gas for the additional gallium doping.

Die Float-Zonenverarbeitung wird vorzugsweise in einer Atmosphäre, die Argon oder Helium enthält, ausgeführt.The float zone processing is preferably carried out in an atmosphere containing argon or helium.

Es kann verhindert werden, dass das FZ-Silizium-Einkristall Störstellen durch Ausführung der Float-Zonenverarbeitung in der vorstehend beschriebenen Atmosphäre einführt.The FZ silicon monocrystal can be prevented from introducing impurities by performing the float zone processing in the above-described atmosphere.

Es ist vorzuziehen, dass das FZ-Silizium-Einkristall derart hergestellt wird, dass es einen Durchmesser von 150 mm oder mehr hat. It is preferable that the FZ silicon single crystal is made to have a diameter of 150 mm or more.

Wenn das herzustellende FZ-Silizium-Einkristall einen Durchmesser von 150 mm oder mehr hat, verdunstet der Dotierstoff leicht, wodurch die vorliegende Erfindung geeignet angewendet werden kann.When the FZ silicon single crystal to be produced has a diameter of 150 mm or more, the dopant easily volatilizes, whereby the present invention can be suitably applied.

Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Solarzelle bereit, wobei die Solarzelle unter Verwendung des FZ-Silizium-Einkristalls hergestellt wird, das durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle hergestellt wird.In order to achieve the above-described object, the present invention provides a solar cell, wherein the solar cell is manufactured by using the FZ silicon single crystal prepared by the above-described method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell.

Eine solche Solarzelle kann den Umwandlungswirkungsgrad verbessern, wobei das Siliziumeinkristallsubstrat als ein Substrat verwendet wird, bei dem die Zunahme dessen Widerstands verhindert wird.Such a solar cell can improve the conversion efficiency using the silicon single crystal substrate as a substrate in which the increase of its resistance is prevented.

WIRKUNG DER ERFINDUNGEFFECT OF THE INVENTION

Wie vorstehend beschrieben, kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle die Menge von Gallium-Dotierstoff, der während der Float-Zonenverarbeitung verdunstet, durch Herstellung des FZ-Silizium-Einkristalls durch die Float-Zonenverarbeitung eines Rohmaterialstabs bei 1,6 atmosphärischem Druck oder mehr verringern. Dies kann auch verhindern, dass der Widerstand des FZ-Silizium-Einkristalls zunimmt. Wenn eine Solarzelle unter Verwendung eines aus einem derart gebildeten FZ-Silizium-Einkristall hergestellten Siliziumsubstrats für eine Solarzelle hergestellt wird, ist es möglich, den Umwandlungswirkungsgrad der hergestellten Solarzelle zu erhöhen. Die erfindungsgemäße Solarzelle kann verhindern, dass der Widerstand des als das Substrat verwendeten Siliziumeinkristallsubstrats abnimmt, wodurch der Umwandlungswirkungsgrad der Solarzelle verbessert wird.As described above, the method of manufacturing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to the present invention can increase the amount of gallium dopant that evaporates during the float zone processing by producing the FZ silicon single crystal by the float zone processing of a raw material rod Reduce 1.6 atmospheric pressure or more. This can also prevent the resistance of the FZ silicon monocrystal from increasing. When a solar cell is manufactured by using a silicon substrate made of such a formed FZ silicon single crystal for a solar cell, it is possible to increase the conversion efficiency of the produced solar cell. The solar cell of the present invention can prevent the resistance of the silicon single crystal substrate used as the substrate from decreasing, thereby improving the conversion efficiency of the solar cell.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist ein Ablaufdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle zeigt; 1 Fig. 10 is a flow chart showing the method of manufacturing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to the present invention;

2 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solarzelle zeigt; 2 Fig. 10 is a sectional view showing an example of the embodiment of the solar cell according to the invention;

3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Herstellung eines CZ-Silizium-Einkristalls zeigt, das für das erfindungsgemäße Verfahren der Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle verwendet wird; 3 Fig. 12 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for producing a CZ silicon single crystal used for the method of manufacturing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to the present invention;

4 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls zeigt, das für das erfindungsgemäße Verfahren der Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle verwendet wird; 4 Fig. 12 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for producing a FZ silicon single crystal used for the method of manufacturing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to the present invention;

5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Herstellungsprozess zur Herstellung der erfindungsgemäßen Solarzelle zeigt. 5 is a diagram showing an example of a manufacturing process for producing the solar cell according to the invention.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf die Figuren speziell als ein Beispiel der Ausführungsform beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the figures specifically as an example of the embodiment, but the present invention is not limited thereto.

Wie vorstehend beschrieben, hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung versucht, ein Silizium-Einkristall für eine Solarzelle durch ein FZ-Verfahren unter Verwendung eines mit Gallium dotierten CZ-Silizium-Einkristalls als ein Rohmaterialstab herzustellen, um die Verkürzung der Minoritätsträgerlebensdauer eines Substrats zu verhindern. Gallium-Dotierstoff verdunstet jedoch während des Schmelzprozesses der Float-Zonenverarbeitung, um ein mit Gallium dotiertes FZ-Silizium-Einkristall mit einem sehr hohen Widerstand zu erhalten. Wenn eine Solarzelle unter Verwendung eines solchen Silizium-Einkristalls hergestellt wird, bestand ein Problem darin, dass der innere Widerstand übermäßig groß wurde und somit eine Abnahme des Umwandlungswirkungsgrads bewirkte.As described above, the inventor of the present invention has tried to produce a silicon single crystal for a solar cell by an FZ method using a gallium-doped CZ silicon single crystal as a raw material rod to prevent the shortening of the minority carrier lifetime of a substrate. However, gallium dopant evaporates during the melting process of the float zone processing to obtain a gallium-doped FZ silicon single crystal having a very high resistance. When a solar cell was manufactured by using such a silicon single crystal, a problem was that the internal resistance became excessively large, thus causing a decrease in the conversion efficiency.

Dementsprechend hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle gründlich untersucht, das die Menge von Gallium-Dotierstoff verringert, die während der Float-Zonenverarbeitung verdunstet, wodurch verhindert wird, dass der Widerstand des FZ-Silizium-Einkristalls zunimmt. Demzufolge hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass die während der Float-Zonenverarbeitung verdunstete Menge von Gallium-Dotierstoff verringert werden kann, indem das FZ-Silizium-Einkristall durch die Float-Zonenverarbeitung eines Rohmaterialstabs bei einem atmosphärischen Druck von 1,6 oder mehr hergestellt wird, wodurch es möglich wird, zu verhindern, dass der Widerstand des FZ-Silizium-Einkristalls zunimmt; wodurch die vorliegende Erfindung zur Vollendung gebracht wurde.Accordingly, the inventor of the present invention has thoroughly studied a method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell, which reduces the amount of gallium dopant. which evaporates during the float zone processing, thereby preventing the resistance of the FZ silicon monocrystal from increasing. Accordingly, the inventor of the present invention has found that the amount of gallium dopant evaporated during the float zone processing can be reduced by making the FZ silicon single crystal by the float zone processing of a raw material rod at an atmospheric pressure of 1.6 or more whereby it becomes possible to prevent the resistance of the FZ silicon single crystal from increasing; whereby the present invention has been completed.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle mit Bezugnahme auf 1 und 3 bis 4 beschrieben.Hereinafter, the inventive method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell with reference to 1 and 3 to 4 described.

Zuerst wird ein galliumdotiertes CZ-Silizium-Einkristall durch ein CZ-Verfahren (siehe Schritt S11 in 1) gezogen. Verschiedene Verfahren können als CZ-Verfahren verwendet werden.First, a gallium-doped CZ silicon single crystal is prepared by a CZ method (see step S11 in FIG 1 ) drawn. Various methods can be used as the CZ method.

Insbesondere wird das galliumdotierte CZ-Silizium-Einkristall (Einkristallstab) 23 beispielsweise unter Verwendung der CZ-Einkristallherstellungsvorrichtung 20 aus 3 gezogen. In 3 hat die CZ-Einkristallherstellungsvorrichtung 20 die Kammer 21, in der die Heizvorrichtung 27 und der Quartztiegel 25 zur Aufnahme der Rohmaterialschmelze 24 angeordnet sind, die auf der Kammer 21 angeordnete Ziehkammer 22 und den Kühlzylinder 31, der unmittelbar über der Rohmaterialschmelze 24 angeordnet ist und sich von der Decke der Hauptkammer 21 abwärts erstreckt, um den gezogenen Einkristallstab 23 zu kühlen. Die Hauptkammer 21 kann mit dem Gasauslass 29 am Boden vorgesehen sein und die Ziehkammer 22 kann mit dem Gaseinlass 30 am oberen Teil davon vorgesehen sein. Der Quartztiegel 25 wird beispielsweise von dem Graphittiegel 26 gehalten und der Graphittiegel 26 wird beispielsweise von der Quartztiegeldrehwelle 36 gehalten. Auf der Außenseite der Heizvorrichtung 27 zur Erwärmung des Quartztiegels 25 ist der Wärmeisolator 28 vorgesehen, um beispielsweise den Umfang zu umgeben. Die Ziehkammer 22 ist mit einem Mechanismus (in der Zeichnung nicht gezeigt), beispielsweise am oberen Teil davon, vorgesehen. Aus dem Ziehmechanismus wird der Ziehdraht 33 abgerollt, wobei die Spitze des Ziehdrahts 33 beispielsweise mit dem Kristallkeimhalter 35 zur Befestigung des Impfkristalls 34 verbunden ist. Der Zylinder 31 ist beispielsweise mit dem Kühlmitteleinlass 32 vorgesehen. In Schritt S11 kann ein zu züchtendes Einkristall beispielsweise durch Einführung einer vorbeschriebenen Menge von Gallium in den Quartztiegel 25 mit Gallium dotiert werden.In particular, the gallium doped CZ silicon single crystal (single crystal rod) 23 for example, using the CZ single crystal manufacturing apparatus 20 out 3 drawn. In 3 has the CZ single crystal manufacturing device 20 the chamber 21 in which the heater 27 and the quartz crucible 25 for receiving the raw material melt 24 are arranged on the chamber 21 arranged drawing chamber 22 and the cooling cylinder 31 immediately above the raw material melt 24 is arranged and extending from the ceiling of the main chamber 21 extends down to the pulled single crystal rod 23 to cool. The main chamber 21 can with the gas outlet 29 be provided on the ground and the drawing chamber 22 can with the gas inlet 30 be provided at the top of it. The quartz crucible 25 for example, from the graphite crucible 26 held and the graphite crucible 26 For example, from the quartz crucible rotary shaft 36 held. On the outside of the heater 27 for heating the quartz crucible 25 is the heat insulator 28 provided, for example, to surround the circumference. The drawing chamber 22 is provided with a mechanism (not shown in the drawing), for example at the upper part thereof. The pulling mechanism becomes the pulling wire 33 unrolled, taking the top of the puller wire 33 for example, with the crystal germ holder 35 for fixing the seed crystal 34 connected is. The cylinder 31 is for example with the coolant inlet 32 intended. In step S11, a single crystal to be grown may be introduced, for example, by introducing a prescribed amount of gallium into the quartz crucible 25 be doped with gallium.

Anschließend wird ein FZ-Silizium-Einkristall durch Float-Zonenverarbeitung eines Rohmaterialstabs bei einem atmosphärischen Druck von 1,6 oder mehr unter Verwendung des in Schritt S11 hergestellten CZ-Silizium-Einkristalls als der Rohmaterialstab hergestellt (siehe Schritt S12 in 1). Insbesondere wird durch Verwendung der FZ-Einkristallherstellungsvorrichtung 40 aus 4 beispielsweise ein galliumdotiertes CZ-Silizium-Einkristall, durch ein CZ-Verfahren hergestellt, an der oberen Haltespannvorrichtung 44 der oberen Achse 43, die in der Kammer 52 der FZ-Einkristallherstellungsvorrichtung 40 und dergleichen installiert ist, mit einer Schraube befestigt, um den Rohmaterialstab 41 herzustellen. Das Impfkristall 48 mit einem kleinen Durchmesser wird an der unteren Haltespannvorrichtung 46 der unteren Achse 45 befestigt. Dann wird das untere Ende des Kegelabschnitts 53 des Rohmaterialstabs 41 (in 4, die eine Situation zeigt, in der die Float-Zonenverarbeitung in einem gewissen Maß fortgeschritten ist, ist der Kegelabschnitt 53 als der Kegelabschnitt 53 des in 42 gezeigten FZ-Silizium-Einkristalls) mit einem Carbonring (in der Zeichnung nicht gezeigt) vorerwärmt. Anschließend wird stickstoffgashaltiges Ar-Gas von dem unteren Teil der Kammer 52 zugeführt, während es von dem oberen Teil der Kammer 52 abgelassen wird, um einen Druck von 1,6 atmosphärischen Druck oder mehr in der Kammer 52 zu schaffen. Beispielsweise kann die Durchflussrate des Ar Gases 20 L/min betragen und kann die Stickstoffkonzentration in der Kammer 0,5% betragen. Der Rohmaterialstab 41 wird erwärmt, um mit der Induktionswärmespule (Hochfrequenzspule) 47 zu schmelzen, wobei die Spitze des Kegelabschnitts 53 an das Impfkristall 48 geschweißt wird, um Versetzungen durch den Verengungsabschnitt 49 anschließend zu beheben. Der Rohmaterialstab 41 wird bei einer Wachstumsrate von 2,0 mm/min nach unten bewegt, beispielsweise während die obere Achse 43 und die untere Achse 45 gedreht werden, um die Float-Zone 50 zum oberen Ende des Rohmaterialstabs 41 zu bewegen, wodurch sie einer Zonenbildung unterzogen wird und der Rohmaterialstab 41 rekristallisiert wird, um den Einkristallstab 42 zu züchten.Subsequently, an FZ silicon single crystal is prepared by float-zone processing a raw material rod at an atmospheric pressure of 1.6 or more using the CZ-silicon single crystal prepared in step S11 as the raw material rod (see step S12 in FIG 1 ). In particular, by using the FZ single-crystal manufacturing apparatus 40 out 4 For example, a gallium-doped CZ silicon single crystal manufactured by a CZ method is attached to the upper holding jig 44 the upper axis 43 in the chamber 52 the FZ single crystal manufacturing device 40 and the like, with a screw attached to the raw material rod 41 manufacture. The seed crystal 48 with a small diameter is attached to the lower holding fixture 46 the lower axis 45 attached. Then the lower end of the cone section 53 of the raw material staff 41 (in 4 showing a situation where the float zone processing has progressed to some extent is the cone portion 53 as the cone section 53 of in 42 shown FZ silicon single crystal) with a carbon ring (not shown in the drawing) preheated. Subsequently, nitrogen gas-containing Ar gas from the lower part of the chamber 52 fed while it is from the upper part of the chamber 52 is drained to a pressure of 1.6 atmospheric pressure or more in the chamber 52 to accomplish. For example, the flow rate of the Ar gas may be 20 L / min and the nitrogen concentration in the chamber may be 0.5%. The raw material bar 41 is heated to heat with the induction heating coil (high frequency coil) 47 to melt, taking the top of the cone section 53 to the seed crystal 48 is welded to dislocations through the narrowing section 49 then fix it. The raw material bar 41 is moved down at a growth rate of 2.0 mm / min, for example, during the upper axis 43 and the lower axis 45 be turned to the float zone 50 to the top of the raw material bar 41 causing it to undergo zoning and the raw material rod 41 is recrystallized to the single crystal rod 42 to breed.

Bei der Float-Zonenverarbeitung aus Schritt S12 wird das FZ-Silizium-Einkristall vorzugsweise einer zusätzlichen Gallium-Dotierung unterzogen, indem Dotiergas aus der Dotiergassprühdüse 51 auf die Float-Zone 50 gesprüht wird. Durch die zusätzliche Gallium-Dotierung des FZ-Silizium-Einkristalls unter Verwendung eines Dotiergases bei der Float-Zonenverarbeitung, wie vorstehend beschrieben, kann Gallium, das während der Float-Zonenverarbeitung verdunstet wird, zugeführt werden, um effektiv zu verhindern, dass der Widerstand des FZ-Silizium-Einkristalls zunimmt.In the float zone processing of step S12, the FZ silicon single crystal is preferably subjected to an additional gallium doping by doping gas from the Dotiergassprühdüse 51 to the float zone 50 is sprayed. By the additional gallium doping of the FZ silicon single crystal using a dopant gas in the float zone processing as described above, gallium vaporized during the float zone processing can be supplied to effectively prevent the resistance of the FZ silicon monocrystal increases.

Bei der zusätzlichen Gallium-Dotierung wird die axiale Verteilung der Gallium-Konzentration des FZ-Silizium-Einkristalls vorzugsweise durch Ändern der Flussrate und/oder der Konzentration des Dotiergases in die axiale Richtung gemäß der axialen Verteilung der Gallium-Konzentration des CZ-Silizium-Einkristalls ausgeglichen. Mit der vorstehend beschriebenen einheitlichen axialen Verteilung der Gallium-Konzentration des FZ-Silizium-Einkristalls kann das FZ-Silizium-Einkristall die Schwankungen der Widerstand in die axiale Richtung verringern, wodurch die Ausbeute des somit hergestellten FZ-Silizium-Einkristalls verbessert werden kann (das Verhältnis der Fläche, dessen Widerstand der Norm entspricht). In the additional gallium doping, the axial distribution of the gallium concentration of the FZ silicon single crystal is preferably changed by changing the flow rate and / or the concentration of the doping gas in the axial direction according to the axial distribution of the gallium concentration of the CZ silicon single crystal balanced. With the uniform axial distribution of the gallium concentration of the FZ silicon single crystal described above, the FZ silicon monocrystal can reduce the variations of the resistance in the axial direction, whereby the yield of the FZ silicon monocrystal thus produced can be improved Ratio of area whose resistance corresponds to the norm).

In dieser Phase kann als das Dotiergas jegliches einer organischen Gallium-Verbindung, einer halogenierten Galliumverbindung und eines Gallium-Hybrids verwendet werden. Die vorstehend genannten Gase können geeignet als das Dotiergas für die zusätzliche Gallium-Dotierung verwendet werden.At this stage, as the dopant gas, any of an organic gallium compound, a halogenated gallium compound and a gallium hybrid can be used. The above gases may be suitably used as the dopant gas for the additional gallium doping.

In dieser Phase wird die Float-Zonenverarbeitung vorzugsweise in einer Atmosphäre ausgeführt, die Argon oder Helium enthält. Es kann verhindert werden, dass Störstellen durch Ausführung der Float-Zonenverarbeitung in die vorstehend beschriebene Atmosphäre eindringen.In this phase, the float zone processing is preferably carried out in an atmosphere containing argon or helium. It can be prevented that impurities penetrate into the atmosphere described above by performing the float zone processing.

Es ist vorzuziehen, dass das FZ-Silizium-Einkristall derart hergestellt wird, dass es einen Durchmesser von 150 mm oder mehr hat. Wenn ein FZ-Silizium-Einkristall für eine Solarzelle mit einem Durchmesser von 150 mm oder mehr hergestellt wird, wird die Floatzone groß und verdunstet das Gallium leicht, wodurch die vorliegende Erfindung geeignet angewendet werden kann.It is preferable that the FZ silicon single crystal is made to have a diameter of 150 mm or more. When a FZ silicon single crystal is manufactured for a solar cell having a diameter of 150 mm or more, the floatzone becomes large and the gallium easily evaporates, whereby the present invention can be suitably applied.

In dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle wird der Rohmaterialstab 41 einer Float-Zonenverarbeitung bei einem atmosphärischen Druck von 1,6 oder mehr unterzogen, um das FZ-Silizium-Einkristall herzustellen, was es ermöglicht, die Menge an Gallium-Dotierstoff, der während der Float-Zonenverarbeitung verdunstet, zu verringern, um zu verhindern, dass der Widerstand des FZ-Silizium-Einkristalls zunimmt. Da das CZ-Silizium-Einkristall der Float-Zonenverarbeitung unterzogen wird, kann Sauerstoff, der unvermeidbar in das CZ-Kristall eingeführt wird, durch Ausdiffusion verringert werden, da das Substrat mit Gallium dotiert wird, und Boron nicht als das Dotierstoff verwendet wird. Dementsprechend kann verhindert werden, dass das Substrat ein B-O-Paar bildet, was ein Problem für die Eigenschaften einer Solarzelle bewirkt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dies gleichzeitig erreichen. Dadurch kann der Umwandlungswirkungsgrad einer Solarzelle durch Herstellen der Solarzelle unter Verwendung eines Siliziumsubstrats verbessert werden, das aus dem derart hergestellten FZ-Silizium-Einkristall für eine Solarzelle hergestellt wird.In the above-described method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell, the raw material rod becomes 41 subjected to float zone processing at an atmospheric pressure of 1.6 or more to produce the FZ silicon single crystal, which makes it possible to reduce the amount of gallium dopant which evaporates during the float zone processing to prevent in that the resistance of the FZ silicon monocrystal increases. Since the CZ silicon single crystal is subjected to the float zone processing, oxygen unavoidably introduced into the CZ crystal can be reduced by outdiffusion because the substrate is doped with gallium and boron is not used as the dopant. Accordingly, the substrate can be prevented from forming a BO pair, causing a problem for the characteristics of a solar cell. The method according to the invention can achieve this simultaneously. Thereby, the conversion efficiency of a solar cell can be improved by manufacturing the solar cell using a silicon substrate made of the FZ silicon single crystal for solar cell thus manufactured.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Solarzelle durch Bezugnahme auf 2 beschrieben.Hereinafter, the solar cell of the present invention will be described by referring to FIG 2 described.

Die Solarzelle 10 aus 2 wird unter Verwendung des durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle hergestellte FZ-Silizium-Einkristall hergestellt. Die Solarzelle 10 hat das galliumdotierte Siliziumsubstrat 11, das aus einem FZ-Silizium-Einkristall geschnitten wird, die Emitterschicht (Phosphordiffusionsschicht) 12, die auf der Seite der Lichtempfangenden Oberfläche des galliumdotierten Siliziumsubstrat 11 vorgesehen ist, und die BSF-Schicht (Aluminium Diffusion Schicht) 13, die auf der Rückflächenseite des galliumdotierten Siliziumsubstrats 11 vorgesehen ist. Die Emitterschicht 12 ist mit der Antireflexschicht 14 der Licht-empfangenden Oberfläche auf der Lichtempfangenden Oberfläche vorgesehen. Die Solarzelle 10 hat außerdem die Elektrode 15 der Licht-empfangenden Oberfläche auf der Licht-empfangenden Oberfläche der Emitterschicht 12 und die rückseitige Aluminiumelektrode 16 auf der Rückseite der BSF-Schicht 13. Es ist anzumerken, dass bei der Solarzelle 10 die Elektrode 15 der Licht-empfangenden Oberfläche elektrisch mit der Emitterschicht 12 verbunden ist, indem sie die Antireflexschicht 121 der Licht-empfangenden Oberfläche passiert und die rückseitige Aluminiumelektrode 16 elektrisch mit der BSF-Schicht 13 verbunden ist.The solar cell 10 out 2 is produced by using the FZ silicon single crystal prepared by the above-described method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell. The solar cell 10 has the gallium-doped silicon substrate 11 , which is cut from a FZ silicon single crystal, the emitter layer (phosphorus diffusion layer) 12 located on the side of the light-receiving surface of the gallium-doped silicon substrate 11 is provided, and the BSF layer (aluminum diffusion layer) 13 located on the back surface side of the gallium doped silicon substrate 11 is provided. The emitter layer 12 is with the antireflection coating 14 the light-receiving surface provided on the light-receiving surface. The solar cell 10 also has the electrode 15 the light-receiving surface on the light-receiving surface of the emitter layer 12 and the back aluminum electrode 16 on the back of the BSF layer 13 , It should be noted that in the solar cell 10 the electrode 15 the light-receiving surface electrically with the emitter layer 12 connected by the antireflection coating 121 the light-receiving surface passes and the back aluminum electrode 16 electrically with the BSF layer 13 connected is.

In einer solchen Solarzelle kann der Umwandlungswirkungsgrad verbessert werden, da die Solarzelle unter Verwendung eines FZ-Siliziumeinkristallsubstrats hergestellt wird, das eine verringerte Menge von Sauerstoff enthält, der unvermeidbar in ein CZ-Kristall eingeführt wird; und wird verhindert, dass ein B-O-Paar gebildet wird, was ein Problem für die Eigenschaften einer Solarzelle verursacht; und verhindert, dass der Widerstand sich erhöht.In such a solar cell, the conversion efficiency can be improved because the solar cell is manufactured by using an FZ silicon single crystal substrate containing a reduced amount of oxygen inevitably introduced into a CZ crystal; and preventing a B-O pair from being formed, causing a problem for the characteristics of a solar cell; and prevents the resistance from increasing.

Anschließend wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Solarzelle 10 aus 2 im Speziellen mit Bezugnahme auf 5 beschrieben.Subsequently, an example of a method for producing the solar cell 10 out 2 in particular with reference to 5 described.

Zuerst wird das galliumdotierte Siliziumsubstrat 11, das aus einem Silizium-Einkristallingot geschnitten wird, gereinigt, nachdem die beschädigte Schicht entfernt wurde (siehe 5(a)). Die Entfernung der beschädigten Schicht kann ausgeführt werden, indem das galliumdotierte Siliziumsubstrat 11 beispielsweise in eine heiße konzentrierte wässrige Kaliumhydroxid-Lösung getaucht wird. First, the gallium doped silicon substrate 11 , which is cut from a silicon single crystal ingot, cleaned after the damaged layer has been removed (see 5 (a) ). Removal of the damaged layer may be accomplished by placing the gallium doped silicon substrate 11 For example, immersed in a hot concentrated aqueous potassium hydroxide solution.

Dann wird das galliumdotierte Siliziumsubstrat 11, in dem die beschädigte Schicht entfernt wurde, einer Texturätzung unterzogen, woraufhin eine Reinigung folgt (siehe 5(b)). Die Texturätzung kann beispielsweise durch Eintauchen in eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid/2-propanol ausgeführt werden. Es ist anzumerken, dass die Texturätzung es ermöglicht, eine feine Rauheit zu bilden, die als Textur bezeichnet wird, um die Reflexivität der Licht-empfangenden Oberfläche zu verringern.Then, the gallium-doped silicon substrate becomes 11 in which the damaged layer has been removed, subjected to texture etching, followed by cleaning (see 5 (b) ). The texture etching can be carried out, for example, by immersion in an aqueous solution of potassium hydroxide / 2-propanol. It should be noted that the texture etching makes it possible to form a fine roughness, which is called texture, in order to reduce the reflectivity of the light-receiving surface.

Anschließend wird auf dem galliumdotierten Siliziumsubstrat 11, das der Texturätzung unterzogen wurde, eine Diffusionsmaske zur Bildung der Emitterschicht (Phosphordiffusionsschicht) 12 gebildet (siehe 5(c)). Die Bildung der Diffusionsmaske kann ausgeführt werden, indem das galliumdotierte Siliziumsubstrat 11 in einen Horizontalofen gegeben wird und Oxidfilme durch thermische Oxidation gezüchtet werden, gefolgt von dem Ätzen einer Seite davon.Subsequently, on the gallium-doped silicon substrate 11 that has been subjected to the texture etching, a diffusion mask for forming the emitter layer (phosphorus diffusion layer) 12 formed (see 5 (c) ). Formation of the diffusion mask may be accomplished by placing the gallium doped silicon substrate 11 is placed in a horizontal furnace and oxide films are grown by thermal oxidation, followed by etching one side thereof.

Als nächstes wird das galliumdotierte Siliziumsubstrat 11 mit der darauf gebildeten Diffusionsmaske einer Phosphordiffusion unterzogen (siehe 5(d)). Die Phosphordiffusion kann ausgeführt werden, indem das galliumdotierte Siliziumsubstrat 11 in einen Horizontalofen gegeben wird, beispielsweise gefolgt von Wärmebehandlung in einer Atmosphäre von Sauerstoff und POCl3 Gas. Es ist auch möglich, die Produktionskosten zu reduzieren, indem zwei Teile des galliumdotierten Siliziumsubstrats 11 in ein Holzstück eines Quarzbootes eingefügt werden, ohne die vorstehend beschriebene Diffusionsmaske zu bilden, sodass beispielsweise das POCl3-Gas die eine Seite jedes Stückes in der Diffusion nicht erreicht, gefolgt von der Bildung einer Phosphordiffusionsschicht auf einer anderen Seite jedes der Teile.Next, the gallium doped silicon substrate 11 with the diffusion mask formed thereon subjected to phosphorus diffusion (see 5 (d) ). Phosphorus diffusion can be accomplished by placing the gallium doped silicon substrate 11 in a horizontal oven, for example, followed by heat treatment in an atmosphere of oxygen and POCl 3 gas. It is also possible to reduce production costs by adding two parts of the gallium doped silicon substrate 11 can be inserted into a piece of wood of a quartz boat without forming the above-described diffusion mask so that, for example, the POCl 3 gas does not reach the one side of each piece in the diffusion, followed by forming a phosphorus diffusion layer on another side of each of the parts.

Dann wird das galliumdotierte Siliziumsubstrat 11 mit Flusssäure behandelt, um Phosphorglas und einen auf der Oberfläche davon gebildeten Siliziumoxid-Film zu entfernen. (Siehe 5(e)).Then, the gallium-doped silicon substrate becomes 11 treated with hydrofluoric acid to remove phosphorus glass and a silicon oxide film formed on the surface thereof. (Please refer 5 (e) ).

Anschließend wird die Antireflexschicht 14 der Licht-empfangenden Oberfläche auf der Licht-empfangenden Oberfläche der Emitterschicht 12 des galliumdotierten Siliziumsubstrats 11 (siehe 5(f)) gebildet. Die Bildung der Antireflexschicht 14 der Licht-empfangenden Oberfläche kann beispielsweise durch Bildung eines Siliziumnitrid-Films durch Plasma-CVD ausgeführt werden.Subsequently, the antireflection layer 14 the light-receiving surface on the light-receiving surface of the emitter layer 12 of the gallium doped silicon substrate 11 (please refer 5 (f) ) educated. The formation of the antireflective layer 14 For example, the light-receiving surface may be formed by forming a silicon nitride film by plasma CVD.

Daraufhin wird die rückseitige Aluminiumelektrode 16 auf der Rückseite des galliumdotierten Siliziumsubstrats 11 (siehe 5(g)) gebildet. Die rückseitige Aluminiumelektrode 16 kann beispielsweise durch Siebdruck von Al-Paste auf der Rückseite des galliumdotierten Siliziumsubstrats 11 gebildet werden, außer auf dem Busleistenelektrodenteil. Danach wird eine Silberelektrode (in der Zeichnung nicht gezeigt) auf dem Busleistenelektrodenteil auf der Rückfläche des galliumdotierten Siliziumsubstrats 11 durch Siebdruck unter Verwendung von Silberpaste gebildet.Then the backside aluminum electrode becomes 16 on the back of the gallium doped silicon substrate 11 (please refer 5 (g) ) educated. The back aluminum electrode 16 For example, by screen printing of Al paste on the back of the gallium doped silicon substrate 11 are formed, except on the Busleistenelektrodenteil. Thereafter, a silver electrode (not shown in the drawing) is formed on the bus bar electrode portion on the back surface of the gallium-doped silicon substrate 11 formed by screen printing using silver paste.

Als nächstes wird die Elektrode 15 der Licht-empfangenden Oberfläche auf der Lichtempfangenden Oberfläche der Antireflexschicht 14 der Licht-empfangenden Oberfläche gebildet (Siehe 5(h)). Die Bildung der Elektrode 15 der Lichtempfangenden Oberfläche kann beispielsweise durch Siebdruck in einem erwünschten Muster unter der Verwendung von Silberpaste ausgeführt werden.Next is the electrode 15 the light-receiving surface on the light-receiving surface of the anti-reflection layer 14 the light-receiving surface formed (see 5 (h) ). The formation of the electrode 15 The light-receiving surface may be formed by, for example, screen printing in a desired pattern using silver paste.

Anschließend wird ein Brennvorgang auf dem galliumdotierten Siliziumsubstrat 11 ausgeführt, auf dem die rückseitige Aluminiumelektrode 16 und die Elektrode 15 der Licht-empfangenden Oberfläche gebildet sind (siehe 5(i)). Während dieses Brennvorgangs diffundiert Aluminium von der rückseitigen Aluminiumelektrode 16 zu dem galliumdotierten Siliziumsubstrat 11, um die BSF-Schicht (Aluminiumdiffusionsschicht) 13 zu bilden. Es ist anzumerken, dass die Elektrode 15 der Licht-empfangenden Oberfläche und die Emitterschicht 12 durch Passieren der Elektrode 15 der Licht-empfangenden Oberfläche durch die Antireflexschicht 14 der Licht-empfangenden Oberflächen während des Brennprozesses elektrisch verbunden sein können, ohne eine Öffnung in der Antireflexschicht 14 der Licht-empfangenden Oberflächen zu bilden.Subsequently, a burning process on the gallium-doped silicon substrate 11 running on which the backside aluminum electrode 16 and the electrode 15 the light-receiving surface are formed (see 5 (i) ). During this firing process, aluminum diffuses from the backside aluminum electrode 16 to the gallium doped silicon substrate 11 to the BSF layer (aluminum diffusion layer) 13 to build. It should be noted that the electrode 15 the light-receiving surface and the emitter layer 12 by passing the electrode 15 the light-receiving surface through the anti-reflection layer 14 the light-receiving surfaces may be electrically connected during the firing process, without an opening in the antireflection layer 14 to form the light-receiving surfaces.

Auf vorstehend beschriebene Weise kann die Solarzelle 20 aus 2 hergestellt werden.In the manner described above, the solar cell 20 out 2 getting produced.

BEISPIELE EXAMPLES

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen genauer beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto.

(Beispiel 1)(Example 1)

Ein FZ-Silizium-Einkristall wurde durch das unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt. Voraussetzung war, dass die Float-Zonenverarbeitung bei einem Druck von 1,6 atmosphärischen Druck ohne zusätzliche Gallium-Dotierung unter Verwendung von Dotiergas bei der Float-Zonenverarbeitung ausgeführt wurde. Durch Verwendung eines galliumdotierten Siliziumsubstrats, das aus dem hergestellten FZ-Silizium-Einkristall geschnitten wird, wurde die Solarzelle 10 aus 2 durch das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt.An FZ silicon single crystal was prepared by referring to 1 produced manufacturing method described. The prerequisite was that the float zone processing was performed at a pressure of 1.6 atmospheric pressure without additional gallium doping using dopant gas in the float zone processing. By using a gallium-doped silicon substrate cut from the produced FZ silicon single crystal, the solar cell became 10 out 2 by referring to 5 produced manufacturing method described.

Die Batterieeigenschaften (Kurzschlussstromdichte, Leerlaufspannung, Füllfaktor und Umwandlungswirkungsgrad) wurden auf der hergestellten Solarzelle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Hierin ist die Kurzschlussstromdichte ein Wert von Stromdichte, wenn der mit der Solarzelle verbundene Widerstand einen Widerstand von 0 Ω zeigt; die Leerlaufspannung ist ein Spannungswert, wenn der mit der Solarzelle verbundene Widerstand einen sehr hohen Widerstand zeigt; der Füllfaktor (Formfaktor) ist die maximal erzeugte elektrische Leistung/(Kurzschlussstrom × Leerlaufspannung); und der Umwandlungswirkungsgrad ist (Ausgabe von der Solarzelle/der Solarzelle zugeführte Solarenergie) × 100.The battery characteristics (short-circuit current density, no-load voltage, fill factor, and conversion efficiency) were measured on the produced solar cell. The results are shown in Table 1. Here, the short-circuit current density is a value of current density when the resistance connected to the solar cell shows a resistance of 0 Ω; the open circuit voltage is a voltage value when the resistance connected to the solar cell shows a very high resistance; the fill factor (form factor) is the maximum generated electrical power / (short circuit current × open circuit voltage); and the conversion efficiency is (output of solar cell / solar cell solar energy supplied) × 100.

(Beispiel 2)(Example 2)

Ein FZ-Silizium-Einkristall wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Voraussetzung war, dass der Druck bei der Float-Zonenverarbeitung auf 1,8 atmosphärischen Druck eingestellt wurde. Durch Verwendung eines galliumdotierten Siliziumsubstrats, das aus dem hergestellten FZ-Silizium-Einkristall geschnitten wurde, wurde die Solarzelle aus 2 durch das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt.An FZ silicon single crystal was prepared in the same manner as in Example 1. The prerequisite was that the pressure in the float zone processing was set to 1.8 atmospheric pressure. By using a gallium-doped silicon substrate cut out of the produced FZ silicon single crystal, the solar cell became out 2 by referring to 5 produced manufacturing method described.

Die Batterieeigenschaften (Kurzschlussstromdichte, Leerlaufspannung, Füllfaktor und Umwandlungswirkungsgrad) wurden auf der hergestellten Solarzelle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.The battery characteristics (short-circuit current density, no-load voltage, fill factor, and conversion efficiency) were measured on the produced solar cell. The results are shown in Table 1.

(Beispiel 3)(Example 3)

Ein FZ-Silizium-Einkristall wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Voraussetzung war, dass der Druck bei der Float-Zonenverarbeitung auf 2,0 atmosphärischen Druck eingestellt wurde. Durch Verwendung eines galliumdotierten Siliziumsubstrats, das aus dem hergestellten FZ-Silizium-Einkristall geschnitten wurde, wurde die Solarzelle aus 2 durch das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt.An FZ silicon single crystal was prepared in the same manner as in Example 1. The prerequisite was that the pressure in the float zone processing was set to 2.0 atmospheric pressure. By using a gallium-doped silicon substrate cut out of the produced FZ silicon single crystal, the solar cell became out 2 by referring to 5 produced manufacturing method described.

Die Batterieeigenschaften (Kurzschlussstromdichte, Leerlaufspannung, Füllfaktor und Umwandlungswirkungsgrad) wurden auf der hergestellten Solarzelle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.The battery characteristics (short-circuit current density, no-load voltage, fill factor, and conversion efficiency) were measured on the produced solar cell. The results are shown in Table 1.

(Beispiel 4)(Example 4)

Ein FZ-Silizium-Einkristall wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Voraussetzung war, dass zusätzliche Gallium-Dotierung unter Verwendung von Dotiergas bei der Float-Zonenverarbeitung ausgeführt wurde. Durch Verwendung eines galliumdotierten Siliziumsubstrats, das aus dem hergestellten FZ-Silizium-Einkristall geschnitten wurde, wurde die Solarzelle 10 aus 2 durch das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt.An FZ silicon single crystal was prepared in the same manner as in Example 1. The prerequisite was that additional gallium doping was performed using dopant gas in the float zone processing. By using a gallium-doped silicon substrate cut from the produced FZ silicon single crystal, the solar cell became 10 out 2 by referring to 5 produced manufacturing method described.

Die Batterieeigenschaften (Kurzschlussstromdichte, Leerlaufspannung, Füllfaktor und Umwandlungswirkungsgrad) wurden auf der hergestellten Solarzelle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.The battery characteristics (short-circuit current density, no-load voltage, fill factor, and conversion efficiency) were measured on the produced solar cell. The results are shown in Table 1.

(Vergleichsbeispiel 1)Comparative Example 1

Ein FZ-Silizium-Einkristall wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Voraussetzung war, dass der Druck bei der Float-Zonenverarbeitung auf 1,2 atmosphärischen Druck eingestellt wurde. Durch Verwendung eines galliumdotierten Siliziumsubstrats, das aus dem hergestellten FZ-Silizium-Einkristall geschnitten wurde, wurde die Solarzelle 10 aus 2 durch das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt.An FZ silicon single crystal was prepared in the same manner as in Example 1. The prerequisite was that the pressure in the float zone processing was set to 1.2 atmospheric pressure. By using a gallium doped silicon substrate made of the produced FZ silicon single crystal was cut, became the solar cell 10 out 2 by referring to 5 produced manufacturing method described.

Die Batterieeigenschaften (Kurzschlussstromdichte, Leerlaufspannung, Füllfaktor und Umwandlungswirkungsgrad) wurden auf der hergestellten Solarzelle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.The battery characteristics (short-circuit current density, no-load voltage, fill factor, and conversion efficiency) were measured on the produced solar cell. The results are shown in Table 1.

(Vergleichsbeispiel 2)(Comparative Example 2)

Ein FZ-Silizium-Einkristall wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Voraussetzung war, dass der Druck bei der Float-Zonenverarbeitung auf 1,4 atmosphärischen Druck eingestellt wurde. Durch Verwendung eines galliumdotierten Siliziumsubstrats, das aus dem hergestellten FZ-Silizium-Einkristall geschnitten wurde, wurde die Solarzelle 10 aus 2 durch das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt.An FZ silicon single crystal was prepared in the same manner as in Example 1. The prerequisite was that the pressure in the float zone processing was set to 1.4 atmospheric pressure. By using a gallium-doped silicon substrate cut from the produced FZ silicon single crystal, the solar cell became 10 out 2 by referring to 5 produced manufacturing method described.

Die Batterieeigenschaften (Kurzschlussstromdichte, Leerlaufspannung, Füllfaktor und Umwandlungswirkungsgrad) wurden auf der hergestellten Solarzelle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.The battery characteristics (short-circuit current density, no-load voltage, fill factor, and conversion efficiency) were measured on the produced solar cell. The results are shown in Table 1.

(Vergleichsbeispiel 3)(Comparative Example 3)

Ein FZ-Silizium-Einkristall wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Voraussetzung war, dass Boron als der Dotierstoff verwendet wurde. Durch Verwendung eines borondotierten Siliziumsubstrats, das aus dem hergestellten FZ-Silizium-Einkristall geschnitten wurde, wurde eine Solarzelle durch das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt.An FZ silicon single crystal was prepared in the same manner as in Example 1. The prerequisite was that boron was used as the dopant. By using a boron-doped silicon substrate cut from the produced FZ silicon single crystal, a solar cell was constructed by referring to FIG 5 produced manufacturing method described.

Die Batterieeigenschaften (Kurzschlussstromdichte, Leerlaufspannung, Füllfaktor und Umwandlungswirkungsgrad) wurden auf den hergestellten Solarzellen gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.The battery characteristics (short-circuit current density, no-load voltage, fill factor, and conversion efficiency) were measured on the produced solar cells. The results are shown in Table 1.

(Vergleichsbeispiel 4)(Comparative Example 4)

Ein galliumdotiertes CZ-Silizium-Einkristall wurde durch ein CZ-Verfahren hergestellt. Durch Verwendung eines galliumdotierten Siliziumsubstrats, das aus dem hergestellten CZ-Silizium-Einkristall geschnitten wurde, wurde die Solarzelle 10 aus 2 durch das unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt.A gallium-doped CZ silicon single crystal was produced by a CZ method. By using a gallium-doped silicon substrate cut from the produced CZ silicon single crystal, the solar cell became 10 out 2 by referring to 5 produced manufacturing method described.

Die Batterieeigenschaften (Kurzschlussstromdichte, Leerlaufspannung, Füllfaktor und Umwandlungswirkungsgrad) wurden auf der hergestellten Solarzelle gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]

Figure DE112015005591T5_0002
The battery characteristics (short-circuit current density, no-load voltage, fill factor, and conversion efficiency) were measured on the produced solar cell. The results are shown in Table 1. [Table 1]
Figure DE112015005591T5_0002

Wie aus Tabelle 1 zu ersehen ist, wurde der Umwandlungswirkungsgrad in den Beispielen 1 bis 4 verbessert, wobei der Druck bei jeder Float-Zonenverarbeitung 1,6 atmosphärischer Druck oder mehr im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 2 ist, in denen der Druck bei jeder Float-Zonenverarbeitung unter 1,6 atmosphärischem Druck lag. Im Beispiel 1 wurde durch Verwendung von Gallium als Dotierstoff der Umwandlungswirkungsgrad im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 3 verbessert, in dem der Dotierstoff Boron war. In Beispiel 1, in dem das Siliziumeinkristallsubstrat durch ein FZ-Verfahren unter Verwendung eines CZ-Kristalls als der Rohmaterialstab hergestellt wurde, wurde der Umwandlungswirkungsgrad im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 4 verbessert, in dem das Siliziumeinkristallsubstrat durch ein CZ-Verfahren hergestellt wurde. In Beispiel 4, in dem eine zusätzliche Gallium-Dotierung unter der Verwendung von Dotiergas ausgeführt wurde, wurde der Umwandlungswirkungsgrad viel stärker verbessert und hatte das Kristall den erwünschten Widerstand in einem verbesserten Verhältnis (Ausbeute) im Vergleich zu Beispielen 1 bis 3, in denen keine zusätzliche Gallium-Dotierung unter der Verwendung von Dotierstoff ausgeführt wurde.As can be seen from Table 1, the conversion efficiency was improved in Examples 1 to 4, wherein the pressure at each float zone processing is 1.6 atmospheric pressure or more as compared with Comparative Examples 1 to 2, in which the pressure at each Float zone processing was below 1.6 atmospheric pressure. In Example 1, by using gallium as a dopant, the conversion efficiency was improved as compared with Comparative Example 3 in which the dopant was boron. In Example 1, in which the silicon single crystal substrate was produced by an FZ method using a CZ crystal as the raw material rod, the conversion efficiency was improved as compared with Comparative Example 4 in which the silicon single crystal substrate was produced by a CZ method. In Example 4, in which additional gallium doping was carried out using doping gas, the conversion efficiency was improved much more and the crystal had the desired resistance in an improved ratio (yield) compared to Examples 1 to 3, in which none additional gallium doping was performed using dopant.

Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist nur beispielhaft und jegliche Beispiele, die im Wesentlichen das gleiche Merkmal haben und die gleichen Funktionen und Wirkungen aufweisen wie diejenigen in dem in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebenen technischen Konzept, sind im technischen Offenbarungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.It should be noted that the present invention is not limited to the embodiment described above. The embodiment is merely exemplary and any examples having substantially the same feature and having the same functions and effects as those in the technical concept described in the claims of the present invention are included in the technical disclosure of the present invention.

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle, das die Schritte umfasst von: Ziehen eines mit Gallium dotierten CZ-Silizium-Einkristalls durch ein Czochralski-Verfahren; und Float-Zonenverarbeitung eines Rohmaterialstabs, wobei der Rohmaterialstab das CZ-Silizium-Einkristall ist, bei einem atmosphärischen Druck von 1,6 oder mehr, um das FZ-Silizium-Einkristall herzustellen.A method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell, comprising the steps of: Pulling a gallium-doped CZ silicon single crystal by a Czochralski method; and Float zone processing of a raw material rod, wherein the raw material rod is the CZ silicon single crystal at an atmospheric pressure of 1.6 or more to produce the FZ silicon single crystal. Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle nach Anspruch 1, wobei das FZ-Silizium-Einkristall einer zusätzlichen Gallium-Dotierung unter Verwendung von Dotiergas bei der Float-Zonenverarbeitung unterzogen wird.A method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to claim 1, wherein the FZ silicon single crystal is subjected to additional gallium doping using doping gas in the float zone processing. Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle nach Anspruch 2, wobei die zusätzliche Gallium-Dotierung mit einer Flussrate und/oder einer Konzentration des Dotiergases ausgeführt wird, die sich in eine axiale Richtung ändert gemäß einer axialen Verteilung einer Gallium-Konzentration des CZ-Silizium-Einkristalls, um eine axiale Verteilung einer Gallium-Konzentration des FZ-Silizium-Einkristalls auszugleichen.A method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to claim 2, wherein the additional gallium doping is carried out at a flow rate and / or a concentration of the doping gas which changes in an axial direction according to an axial distribution of a gallium concentration of the CZ silicon single crystal to balance an axial distribution of a gallium concentration of the FZ silicon single crystal. Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei als das Dotiergas jegliche einer organischen Gallium-Verbindung, halogenierten Galliumverbindung und eines Gallium-Hybrids verwendet werden kann.A method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to claim 2 or 3, wherein as the dopant gas, any of an organic gallium compound, halogenated gallium compound and a gallium hybrid can be used. Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Float-Zonenverarbeitung in einer Atmosphäre, die Argon oder Helium enthält, ausgeführt wird.A method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the float zone processing is carried out in an atmosphere containing argon or helium. Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das FZ-Silizium-Einkristall derart hergestellt wird, dass es einen Durchmesser von 150 mm oder mehr hat.A method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to any one of claims 1 to 5, wherein said FZ silicon single crystal is made to have a diameter of 150 mm or more. Solarzelle, wobei die Solarzelle unter Verwendung des FZ-Silizium-Einkristalls hergestellt wird, das durch das Verfahren zur Herstellung eines FZ-Silizium-Einkristalls für eine Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wird.A solar cell, wherein the solar cell is manufactured by using the FZ silicon single crystal produced by the method for producing a FZ silicon single crystal for a solar cell according to any one of claims 1 to 6.
DE112015005591.6T 2015-01-06 2015-11-26 Process for producing a FZ silicon monocrystal for solar cell and solar cell Pending DE112015005591T5 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-001004 2015-01-06
JP2015001004A JP5892527B1 (en) 2015-01-06 2015-01-06 Method for producing FZ silicon single crystal for solar cell and method for producing solar cell
PCT/JP2015/005860 WO2016110892A1 (en) 2015-01-06 2015-11-26 Method for producing fz silicon single-crystal for solar battery, and solar battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112015005591T5 true DE112015005591T5 (en) 2017-09-28

Family

ID=55541195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112015005591.6T Pending DE112015005591T5 (en) 2015-01-06 2015-11-26 Process for producing a FZ silicon monocrystal for solar cell and solar cell

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10487417B2 (en)
JP (1) JP5892527B1 (en)
CN (1) CN107109692B (en)
DE (1) DE112015005591T5 (en)
TW (1) TWI599684B (en)
WO (1) WO2016110892A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5892527B1 (en) 2015-01-06 2016-03-23 信越化学工業株式会社 Method for producing FZ silicon single crystal for solar cell and method for producing solar cell
JP6720841B2 (en) * 2016-11-17 2020-07-08 信越半導体株式会社 Method for manufacturing semiconductor silicon single crystal
CN111270300A (en) * 2018-12-04 2020-06-12 有研半导体材料有限公司 Preparation method of gas-phase doped zone-melting silicon single crystal
CN110438565A (en) * 2019-08-09 2019-11-12 湖南红太阳光电科技有限公司 It mixes the preparation method of gallium silicon ingot, mix gallium silicon ingot and silicon wafer
JP7272239B2 (en) * 2019-11-08 2023-05-12 株式会社Sumco Single crystal manufacturing method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3494742A (en) * 1968-12-23 1970-02-10 Western Electric Co Apparatus for float zone melting fusible material
DE60026286T2 (en) 1999-05-28 2006-11-09 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. With Ga doped CZOCHRALSKI-EINKRISTALL AND WAFER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
JP2002083981A (en) * 2000-09-07 2002-03-22 Shin Etsu Handotai Co Ltd Solar battery cell and its manufacturing method
US7682940B2 (en) * 2004-12-01 2010-03-23 Applied Materials, Inc. Use of Cl2 and/or HCl during silicon epitaxial film formation
JP5070737B2 (en) * 2006-05-26 2012-11-14 信越半導体株式会社 Method for producing FZ single crystal silicon using silicon crystal rod produced by CZ method as raw material
JP5296992B2 (en) * 2007-01-31 2013-09-25 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 Silicon crystal material and manufacturing method thereof
EA017453B1 (en) * 2007-04-13 2012-12-28 Топсил Семикондактор Материалз А/С Method and apparatus for producing a single crystal
JP2013058741A (en) * 2011-08-17 2013-03-28 Hitachi Cable Ltd Metal chloride gas generating device, hydride gas phase growing device, and nitride semiconductor template
JP5594257B2 (en) * 2011-08-19 2014-09-24 信越半導体株式会社 Single crystal manufacturing method
JP5892527B1 (en) 2015-01-06 2016-03-23 信越化学工業株式会社 Method for producing FZ silicon single crystal for solar cell and method for producing solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
TWI599684B (en) 2017-09-21
US20170350035A1 (en) 2017-12-07
US10487417B2 (en) 2019-11-26
CN107109692B (en) 2020-11-06
JP2016124766A (en) 2016-07-11
WO2016110892A1 (en) 2016-07-14
JP5892527B1 (en) 2016-03-23
CN107109692A (en) 2017-08-29
TW201638405A (en) 2016-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112015005591T5 (en) Process for producing a FZ silicon monocrystal for solar cell and solar cell
DE60026286T2 (en) With Ga doped CZOCHRALSKI-EINKRISTALL AND WAFER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE102006012920B3 (en) Method for producing a photovoltaic element with stabilized efficiency
DE102008022747B4 (en) Silicon single crystal wafers and method of manufacture
DE4343296C2 (en) Method for producing a silicon semiconductor wafer with three monocrystalline regions which are tilted in relation to one another and its use
DE102008046617B4 (en) Single crystal silicon wafer and process for its production
DE10205084B4 (en) Process for the thermal treatment of a silicon wafer and silicon wafer produced thereby
DE2619965A1 (en) PROCEDURE FOR ADJUSTING THE OXYGEN CONTENT IN SILICON CRYSTALS
DE102014111282A1 (en) Process for the acidic etching of silicon wafers
DE3413082A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR MATERIALS
EP1228538A1 (en) Method and device for producing solar cells
DE112014002183T5 (en) Process for producing a silicon monocrystal
DE102013203113B4 (en) CASTING APPARATUS AND CASTING METHOD
DE112014006124T5 (en) Epitaxial wafer fabrication processes and epitaxial wafers
DE3637006A1 (en) SILICON SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE WITH HIGH OXYGEN CONCENTRATION AND METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE112015005529T5 (en) Method for producing a substrate for a solar cell and substrate for a solar cell
DE19927604A1 (en) Silicon with structured oxygen doping, its production and use
DE112018002163B4 (en) Method of manufacturing a silicon single crystal, method of manufacturing an epitaxial silicon wafer, silicon single crystal, and epitaxial silicon wafer
DE102011014821B4 (en) Method for producing a single crystal and device for producing a single crystal
DE112019004412T5 (en) Method for evaluating the carbon concentration of a silicon sample, method for evaluating the silicon wafer manufacturing process, method for manufacturing a silicon wafer and method for manufacturing a silicon single crystal ingot
DE2316520C3 (en) Process for doping semiconductor wafers by diffusion from a layer applied to the semiconductor material
DE112010004657B4 (en) Single-crystal manufacturing apparatus and a single-crystal production method
DE102012207764B4 (en) Process for boron doping of silicon wafers
DE1044279B (en) Process for the production of contacts on semiconductor bodies for semiconductor arrangements
DE112020005532T5 (en) Process for producing a silicon single crystal

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: C30B0029060000

Ipc: C30B0013120000